यह ज्ञात है कि वह सब कुछ जो किसी व्यक्ति को घेरता है, जिसमें वह भी शामिल है, पदार्थों से युक्त शरीर है। वे, बदले में, अणुओं से निर्मित होते हैं, बाद वाले परमाणुओं से, और वे और भी छोटी संरचनाओं से होते हैं। हालाँकि, आसपास की विविधता इतनी महान है कि किसी प्रकार की समानता की कल्पना करना भी मुश्किल है। और वहां है। यौगिकों की संख्या लाखों में है, उनमें से प्रत्येक गुण, संरचना और भूमिका में अद्वितीय है। कुल मिलाकर, कई चरण राज्यों को प्रतिष्ठित किया जाता है, जिसके अनुसार सभी पदार्थों को सहसंबद्ध किया जा सकता है।
पदार्थ की स्थिति
यौगिकों की समग्र स्थिति के लिए चार विकल्प हैं।
- गैस।
- ठोस।
- तरल पदार्थ।
- प्लाज्मा अत्यधिक विरल आयनित गैस है।
इस लेख में हम तरल पदार्थों के गुणों, उनकी संरचनात्मक विशेषताओं और संभावित प्रदर्शन मापदंडों पर विचार करेंगे।
तरल निकायों का वर्गीकरण
यह विभाजन द्रवों के गुणों, उनकी संरचना और रासायनिक संरचना के साथ-साथ यौगिक बनाने वाले कणों के बीच परस्पर क्रिया के प्रकारों पर आधारित है।
- ऐसे तरल पदार्थ जिनमें वैन डेर वाल्स बलों द्वारा एक साथ रखे गए परमाणु होते हैं।उदाहरण तरल गैसें (आर्गन, मीथेन और अन्य) हैं।
- वे पदार्थ जिनमें दो समान परमाणु होते हैं। उदाहरण: तरलीकृत गैसें - हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और अन्य।
- तरल धातु - पारा।
- सहसंयोजक ध्रुवीय बंधों से जुड़े तत्वों से युक्त पदार्थ। उदाहरण: हाइड्रोजन क्लोराइड, हाइड्रोजन आयोडाइड, हाइड्रोजन सल्फाइड और अन्य।
- ऐसे यौगिक जिनमें हाइड्रोजन बंध उपस्थित होते हैं। उदाहरण: घोल में पानी, अल्कोहल, अमोनिया।
विशेष संरचनाएं भी हैं - जैसे लिक्विड क्रिस्टल, गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थ, जिनमें विशेष गुण होते हैं।
हम एक तरल के मूल गुणों पर विचार करेंगे जो इसे एकत्रीकरण के अन्य सभी राज्यों से अलग करते हैं। सबसे पहले, ये वे हैं जिन्हें आमतौर पर भौतिक कहा जाता है।
तरल पदार्थ के गुण: आकार और आयतन
कुल मिलाकर, लगभग 15 विशेषताओं को पहचाना जा सकता है जो हमें यह वर्णन करने की अनुमति देती हैं कि प्रश्न में पदार्थ क्या हैं और उनके मूल्य और विशेषताएं क्या हैं।
समुच्चय की इस अवस्था का उल्लेख करते ही किसी द्रव के सबसे पहले भौतिक गुण जो दिमाग में आते हैं, वह है आकार बदलने और एक निश्चित मात्रा पर कब्जा करने की क्षमता। इसलिए, उदाहरण के लिए, यदि हम तरल पदार्थों के रूप के बारे में बात करते हैं, तो इसे आमतौर पर अनुपस्थित माना जाता है। हालांकि, ऐसा नहीं है।
प्रसिद्ध गुरुत्व बल की क्रिया के तहत पदार्थ की बूंदों में कुछ विकृति आती है, इसलिए उनका आकार टूट जाता है और अनिश्चित हो जाता है। हालाँकि, यदि आप उन परिस्थितियों में एक बूंद डालते हैं जिनमें गुरुत्वाकर्षण कार्य नहीं करता हैया गंभीर रूप से सीमित, तो यह एक गेंद का आदर्श आकार ले लेगा। इस प्रकार, कार्य दिया गया: "तरल पदार्थों के गुणों का नाम दें," एक व्यक्ति जो खुद को भौतिकी में पारंगत मानता है, उसे इस तथ्य का उल्लेख करना चाहिए।
आयतन के लिए, यहां हमें गैसों और तरल पदार्थों के सामान्य गुणों पर ध्यान देना चाहिए। ये दोनों उस स्थान के पूरे आयतन पर कब्जा करने में सक्षम हैं जिसमें वे केवल बर्तन की दीवारों तक सीमित हैं।
चिपचिपापन
तरल पदार्थों के भौतिक गुण बहुत विविध हैं। लेकिन उनमें से एक अद्वितीय है, जैसे चिपचिपाहट। यह क्या है और इसे कैसे परिभाषित किया जाता है? मुख्य पैरामीटर जिन पर विचाराधीन मूल्य निर्भर करता है:
- स्पर्शरेखा तनाव;
- चलती गति प्रवणता।
संकेतित मानों की निर्भरता रैखिक होती है। यदि हम सरल शब्दों में व्याख्या करते हैं, तो चिपचिपापन, मात्रा की तरह, तरल पदार्थ और गैसों के ऐसे गुण हैं जो उनके लिए सामान्य हैं और प्रभाव की बाहरी ताकतों की परवाह किए बिना असीमित गति का संकेत देते हैं। यानी, अगर बर्तन से पानी बहता है, तो वह किसी भी प्रभाव (गुरुत्वाकर्षण, घर्षण और अन्य मापदंडों) के तहत ऐसा करता रहेगा।
यह गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थों से अलग है, जो अधिक चिपचिपे होते हैं और अपने पीछे छेद छोड़ सकते हैं जो समय के साथ भर जाते हैं।
यह संकेतक किस पर निर्भर करेगा?
- तापमान से। बढ़ते तापमान के साथ, कुछ तरल पदार्थों की चिपचिपाहट बढ़ जाती है, जबकि अन्य, इसके विपरीत,घटता है। यह विशिष्ट यौगिक और इसकी रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है।
- दबाव से। एक वृद्धि चिपचिपापन सूचकांक में वृद्धि का कारण बनती है।
- पदार्थ की रासायनिक संरचना से। शुद्ध पदार्थ के नमूने में अशुद्धियों और विदेशी घटकों की उपस्थिति में श्यानता बदल जाती है।
ताप क्षमता
यह शब्द किसी पदार्थ की एक निश्चित मात्रा में गर्मी को अवशोषित करने की क्षमता को संदर्भित करता है ताकि अपने स्वयं के तापमान को एक डिग्री सेल्सियस बढ़ा सके। इस सूचक के लिए अलग-अलग कनेक्शन हैं। कुछ में अधिक है, अन्य में कम गर्मी क्षमता है।
इसलिए, उदाहरण के लिए, पानी एक बहुत अच्छा ताप संचयक है, जो इसे हीटिंग सिस्टम, खाना पकाने और अन्य जरूरतों के लिए व्यापक रूप से उपयोग करने की अनुमति देता है। सामान्य तौर पर, प्रत्येक व्यक्तिगत तरल के लिए गर्मी क्षमता सूचकांक सख्ती से व्यक्तिगत होता है।
सतह तनाव
अक्सर, कार्य प्राप्त करने के बाद: "तरल पदार्थों के गुणों का नाम दें," वे तुरंत सतह तनाव को याद करते हैं। आखिरकार, बच्चों को उनसे भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के पाठों में मिलवाया जाता है। और प्रत्येक आइटम इस महत्वपूर्ण पैरामीटर को अपनी तरफ से समझाता है।
सतह तनाव की शास्त्रीय परिभाषा निम्नलिखित है: यह एक चरण सीमा है। यही है, उस समय जब तरल ने एक निश्चित मात्रा पर कब्जा कर लिया है, यह बाहर की ओर एक गैसीय माध्यम - वायु, भाप या किसी अन्य पदार्थ के साथ सीमा पर है। इस प्रकार, संपर्क के बिंदु पर चरण पृथक्करण होता है।
एक ही समय में, अणु अपने आप को जितना संभव हो उतने कणों से घेर लेते हैं और इस प्रकार, सीसा, जैसा कि था,द्रव को समग्र रूप से संपीड़ित करना। इसलिए, सतह फैली हुई प्रतीत होती है। यही गुण गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति में तरल बूंदों के गोलाकार आकार की व्याख्या भी कर सकता है। आखिरकार, यह वह रूप है जो अणु की ऊर्जा की दृष्टि से आदर्श है। उदाहरण:
- साबुन के बुलबुले;
- उबलता पानी;
- भारहीनता में तरल बूँदें।
कुछ कीट सतह के तनाव के कारण पानी की सतह पर "चलने" के लिए अनुकूलित हो गए हैं। उदाहरण: वाटर स्ट्राइडर, जलपक्षी, कुछ ग्रब।
रंग
तरल और ठोस के सामान्य गुण होते हैं। उनमें से एक तरलता है। पूरा अंतर यह है कि पहले वाले के लिए यह असीमित है। इस पैरामीटर का सार क्या है?
यदि आप किसी तरल पिंड पर बाहरी बल लगाते हैं, तो यह भागों में विभाजित हो जाएगा और उन्हें एक दूसरे से अलग कर देगा, अर्थात यह बह जाएगा। इस मामले में, प्रत्येक भाग पोत की पूरी मात्रा को फिर से भर देगा। ठोस पदार्थों के लिए, यह गुण सीमित होता है और बाहरी परिस्थितियों पर निर्भर करता है।
तापमान पर गुणों की निर्भरता
इनमें तीन पैरामीटर शामिल हैं जो उन पदार्थों की विशेषता बताते हैं जिन पर हम विचार कर रहे हैं:
- ज़्यादा गरम करना;
- शीतलन;
- उबलना।
तरल पदार्थों के सुपरहीटिंग और हाइपोथर्मिया जैसे गुण क्रमशः महत्वपूर्ण क्वथनांक और हिमांक (बिंदु) से सीधे संबंधित होते हैं। एक ज़्यादा गरम तरल एक तरल है जो तापमान के संपर्क में आने पर महत्वपूर्ण ताप बिंदु की दहलीज को पार कर गया है, लेकिन उबलने के बाहरी लक्षण नहीं दिखाए हैं।
सुपरकूल्ड, क्रमशः, कहा जाता हैएक तरल जो कम तापमान के प्रभाव में संक्रमण के महत्वपूर्ण बिंदु की दहलीज को दूसरे चरण में पार कर गया है, लेकिन ठोस नहीं बन पाया है।
पहले और दूसरे दोनों मामलों में, ऐसे गुणों के प्रकट होने की शर्तें हैं।
- सिस्टम पर कोई यांत्रिक प्रभाव नहीं (आंदोलन, कंपन)।
- समान तापमान, बिना अचानक उछल-कूद के।
एक दिलचस्प तथ्य यह है कि यदि आप किसी विदेशी वस्तु को अत्यधिक गर्म तरल (उदाहरण के लिए, पानी) में फेंकते हैं, तो वह तुरंत उबल जाएगी। आप इसे विकिरण के प्रभाव में (माइक्रोवेव ओवन में) गर्म करके प्राप्त कर सकते हैं।
पदार्थ के अन्य चरणों के साथ सहअस्तित्व
इस पैरामीटर के लिए दो विकल्प हैं।
- तरल - गैस। ऐसी प्रणालियाँ सबसे व्यापक हैं, क्योंकि वे प्रकृति में हर जगह मौजूद हैं। आखिरकार, पानी का वाष्पीकरण प्राकृतिक चक्र का हिस्सा है। इस मामले में, परिणामी भाप तरल पानी के साथ एक साथ मौजूद होती है। अगर हम एक बंद प्रणाली के बारे में बात करते हैं, तो वहां भी वाष्पीकरण होता है। यह सिर्फ इतना है कि भाप बहुत जल्दी संतृप्त हो जाती है और पूरी प्रणाली संतुलन में आ जाती है: तरल - संतृप्त भाप।
- तरल - ठोस। विशेष रूप से ऐसी प्रणालियों पर, एक और संपत्ति ध्यान देने योग्य है - अस्थिरता। पानी और एक ठोस की बातचीत में, बाद वाले को पूरी तरह से, आंशिक रूप से, या यहां तक कि पानी को पीछे हटाना भी हो सकता है। ऐसे यौगिक हैं जो पानी में जल्दी और व्यावहारिक रूप से अनिश्चित काल तक घुल जाते हैं। ऐसे लोग हैं जो इसके लिए बिल्कुल भी सक्षम नहीं हैं (कुछ धातु, हीरा और अन्य)।
सामान्य तौर पर, हाइड्रोएरोमैकेनिक्स का अनुशासन अन्य राज्यों के एकत्रीकरण में यौगिकों के साथ तरल पदार्थों की बातचीत के अध्ययन में लगा हुआ है।
संपीड़न
एक तरल पदार्थ के मूल गुण अपूर्ण होंगे यदि हम संपीड़ितता का उल्लेख नहीं करते हैं। बेशक, यह पैरामीटर गैस सिस्टम के लिए अधिक विशिष्ट है। हालाँकि, जिन पर हम विचार कर रहे हैं, उन्हें कुछ शर्तों के तहत संकुचित भी किया जा सकता है।
मुख्य अंतर प्रक्रिया की गति और इसकी एकरूपता है। जबकि एक गैस को जल्दी और कम दबाव में संपीड़ित किया जा सकता है, तरल पदार्थ असमान रूप से, लंबे समय तक और विशेष रूप से चयनित परिस्थितियों में संकुचित होते हैं।
तरल पदार्थों का वाष्पीकरण और संघनन
यह द्रव के दो और गुण हैं। भौतिकी उन्हें निम्नलिखित स्पष्टीकरण देती है:
- वाष्पीकरण वह प्रक्रिया है जो किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की तरल अवस्था से ठोस अवस्था में क्रमिक संक्रमण की विशेषता है। यह सिस्टम पर थर्मल प्रभाव के प्रभाव में होता है। अणु हिलना शुरू कर देते हैं और अपने क्रिस्टल जाली को बदलते हुए गैसीय अवस्था में चले जाते हैं। प्रक्रिया तब तक जारी रह सकती है जब तक कि सभी तरल वाष्प (खुले सिस्टम के लिए) में परिवर्तित नहीं हो जाते। या जब तक संतुलन स्थापित नहीं हो जाता (बंद जहाजों के लिए)।
- संघनन ऊपर बताई गई प्रक्रिया के विपरीत एक प्रक्रिया है। यहां वाष्प तरल अणुओं में गुजरती है। यह तब तक होता है जब तक एक संतुलन या एक पूर्ण चरण संक्रमण स्थापित नहीं हो जाता। भाप तरल में जितना कण छोड़ती है उससे अधिक कण छोड़ती है।
प्रकृति में इन दो प्रक्रियाओं के विशिष्ट उदाहरण हैं विश्व महासागर की सतह से पानी का वाष्पीकरण, में इसका संघननऊपरी वायुमंडल और फिर पतन।
तरल पदार्थ के यांत्रिक गुण
ये गुण हाइड्रोमैकेनिक्स जैसे विज्ञान के अध्ययन का विषय हैं। विशेष रूप से, इसका खंड, द्रव और गैस यांत्रिकी का सिद्धांत। पदार्थों के एकत्रीकरण की मानी गई स्थिति की विशेषता वाले मुख्य यांत्रिक मापदंडों में शामिल हैं:
- घनत्व;
- शेयर;
- चिपचिपापन।
किसी तरल पिंड के घनत्व के तहत उसके द्रव्यमान को समझें, जो आयतन की एक इकाई में निहित है। यह सूचक विभिन्न यौगिकों के लिए भिन्न होता है। इस सूचक पर पहले से ही गणना और प्रयोगात्मक रूप से मापा गया डेटा है, जो विशेष तालिकाओं में दर्ज किया गया है।
विशिष्ट गुरुत्व को द्रव के एक इकाई आयतन का भार माना जाता है। यह संकेतक तापमान पर अत्यधिक निर्भर है (जैसे-जैसे यह बढ़ता है, इसका वजन घटता जाता है)।
तरल पदार्थों के यांत्रिक गुणों का अध्ययन क्यों? मानव शरीर के अंदर प्रकृति में होने वाली प्रक्रियाओं को समझने के लिए यह ज्ञान महत्वपूर्ण है। साथ ही तकनीकी साधन, विभिन्न उत्पाद बनाते समय। आखिरकार, तरल पदार्थ हमारे ग्रह पर सबसे आम समुच्चय रूपों में से एक हैं।
न्यूटोनियन तरल पदार्थ और उनके गुण
गैसों, तरल पदार्थों, ठोस पदार्थों के गुण भौतिकी, साथ ही कुछ संबंधित विषयों के अध्ययन का विषय हैं। हालांकि, पारंपरिक तरल पदार्थों के अलावा, तथाकथित गैर-न्यूटोनियन भी हैं, जिनका अध्ययन इस विज्ञान द्वारा भी किया जाता है। वे क्या हैं और उन्हें क्यों मिलाशीर्षक क्या है?
यह समझने के लिए कि ये यौगिक क्या हैं, यहां सबसे आम घरेलू उदाहरण हैं:
- "कीचड़" बच्चों द्वारा खेला जाता है;
- "हैंड गम", या हाथों के लिए च्युइंग गम;
- नियमित निर्माण पेंट;
- स्टार्च का पानी में घोल आदि।
अर्थात ये ऐसे तरल पदार्थ हैं जिनकी श्यानता वेग प्रवणता का पालन करती है। प्रभाव जितना तेज़ होगा, चिपचिपापन सूचकांक उतना ही अधिक होगा। इसलिए, जब एक हाथ-मसूड़ा फर्श पर एक तेज प्रहार से टकराता है, तो यह पूरी तरह से ठोस पदार्थ में बदल जाता है जो टुकड़ों में टूट सकता है।
अगर आप इसे अकेला छोड़ देते हैं, तो कुछ ही मिनटों में यह एक चिपचिपे पोखर में फैल जाएगा। गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थ अपने गुणों के मामले में काफी अनोखे पदार्थ हैं, जिनका उपयोग न केवल तकनीकी उद्देश्यों के लिए, बल्कि सांस्कृतिक और रोजमर्रा के उद्देश्यों के लिए भी किया गया है।
